一种真空作用下软基加固实验装置及实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软基处理技术领域，尤其是涉及一种真空作用下软基加固实验装置及实验方法。
【背景技术】
[0002]我国沿江、沿河、沿湖及沿海地区广泛分布有软土地基，随着国民经济迅猛增长及城市的扩大化，工业与民用建筑工程、交通工程都不可避免的与这些软土地基发生越来越密切的交集。为保证工程施工质量及营用安全，软基加固不可或缺，而真空预压法是一种行之有效的软基处理方法，在国内外应用上取得了较大成功，但是真空作用下软土固结机理还存在争议，严重制约着真空作用下软基固结处理方式的推广。
[0003]为了研宄真空作用下软基固结机理，对软基处理方法进行系统的理论研宄与实验研宄成为必不可少的研宄手段，现今很多学者提出了不少真空作用下软土固结机理，但现有的实验装置在室内试验，不能精确有效模拟实际工程中水文地质条件，使大多数的实验的侧重点均为真空作用下软土某项或者几项参数的变化规律及最终效果，不足以支撑真空作用下软基固结机理的理论研宄，因此众多的理论研宄成果都因没有科学有效的实验装置而不能得到科学验证，影响对真空作用下软基固结的研宄。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种能够精确模拟实际工程中水文地质条件，且结构简单的真空作用下软基加固实验装置，获得实验中实验土体的各项精确的参数，以解决现有真空作用下软基固结机理的实验装置，不足以支撑真空作用下软基固结机理的理论研宄问题。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种真空作用下软基加固实验装置，包括:
[0008]箱体，所述箱体内设有两个隔板，所述两个隔板将箱体分隔两个盛水腔和一个用于容纳实验土体的容纳腔，所述两个盛水腔分别位于所述容纳腔的相对两侧，其中，所述隔板上设有多个渗水孔，所述盛水腔与所述容纳腔通过渗水孔连通；
[0009]真空排水系统，包括竖向排水件、水平排水件、密封膜、水气分离瓶和真空泵，在容纳腔内所述实验土体的上方铺设有砂层，所述密封膜铺设于所述砂层上，用于将砂层、实验土体与空气隔开，所述竖向排水件竖直插设于所述实验土体中，所述水平排水件设置于铺设在所述砂层中，且所述水平排水件通过连接管与所述真空泵连接，所述水气分离瓶设置于所述连接管上，其中，所述竖向排水件和水平排水件上分别设有多个滤水孔；
[0010]测试系统，包括第一孔隙水压力计、第二孔隙水压力计、第三孔隙水压力计、第一真空表、第二真空表、第三真空表和数据采集仪，所述第一真空表插设于所述砂层中，所述第二真空表插设于所述实验土体中，所述第三真空表设置于所述水气分离瓶上，所述第一孔隙水压力计、第二孔隙水压力计和第三孔隙水压力计分别位于所述实验土体的底部、中部和顶部，且所述第一孔隙水压力计、第二孔隙水压力计、第三孔隙水压力计与所述数据采集仪连接。
[0011]优选地，所述实验土体中沿其水平方向还埋设有用于体现实验土体水平方向各点沉降变形状况的变形纤维。
[0012]优选地，所述实验土体中沿其竖直方向共埋设有三层变形纤维。
[0013]优选地，所述隔板、竖向排水件和水平排水件外均包覆有土工布。
[0014]优选地，所述容纳腔和盛水腔的内壁上设有刻度。
[0015]优选地，所述竖向排水件为九根均匀分布在所述实验土体中的排水管，所述水平排水件为水平铺设于所述砂层中的“日”字型排水管。
[0016]优选地，在所述水气分离瓶和真空泵之间的连接管上设有控制阀。
[0017]优选地，所述容纳腔的一个侧壁可拆卸的连接于容纳腔的底板和两个隔板上。
[0018]优选地，在所述盛水腔内紧贴所述隔板还设有可上下滑动的挡板，用于控制容纳腔与盛水腔的连通状态。
[0019]本发明还提供了一种真空作用下软基加固实验方法，包括以下步骤:
[0020]S1、根据实验模型和实际工程原型符合相似理论的原则及实际工程中软基土体尺寸和地下水位高度，确定实验土体尺寸和盛水腔内水位高度；
[0021]S2、将容纳腔与盛水腔之间的隔板上覆盖土工布，并将包覆土工布的竖直排水件插入到容纳腔内，然后将实际工程中采集的实验土体装填到容纳腔内，装填过程中依次在实验土体的底部、中部和顶部安装第一孔隙水压力计、第二孔隙水压力计和第三孔隙水压力计，在实验土体中插设第二真空表，并将第一孔隙水压力计、第二孔隙水压力计、第三孔隙水压力计与数据采集仪连接，然后在实验土体上再铺设砂层，并将包覆有土工布的水平排水件埋设在砂层中，第一真空表插设于砂层中；
[0022]S3、在砂层上沿容纳腔内壁挖设密封槽，将密封膜覆盖砂层，密封膜的四周嵌入到密封槽中，用粘土填满密封槽并夯实，然后将水平排水件通过连接管与水气分离瓶和真空泵连接，并在水气分离瓶上安装第三真空表；
[0023]S4、将两侧的盛水腔注入水，达到SI中确定的水位高度；
[0024]S5、开启真空泵，在实验初始阶段每隔五分钟读取一次真空表数据、孔隙水压力数据、水位数据、土体表面变形数据，做好记录；当水气分离瓶压力达到90kPa以上时停泵并关闭水气分离瓶和真空泵之间的控制阀，当水气分离瓶压力低于SOkPa时再开泵加压，实验中期阶段和后期阶段，读取数据的时间间隔视实验土体的沉降变形及孔压变化而定；
[0025]S6、待实验土体的沉降速率小于lmm/h时试验结束，整理数据并进行数据分析。
[0026](三)有益效果
[0027]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供的真空作用下软基处理实验装置包括箱体、真空排水系统和测试系统，所述箱体内设有两个隔板，所述两个隔板将箱体分隔两个盛水腔和一个用于容纳实验土体的容纳腔，所述两个盛水腔分别位于所述容纳腔的相对两侧，其中，所述隔板上设有多个渗水孔，所述盛水腔与所述容纳腔通过渗水孔连通，用于精确有效模拟实际工程中水文地质条件，真空排水系统排出实验土体中的水分并使实验土体固结，测试系统收集用于研宄的实验中的各种数据，为理论研宄提供科学数据，促进对真空作用下软基固结处理方式深入研宄。
【附图说明】
[0028]图1是本发明实施例真空作用下软基加固实验装置使用时的内部结构示意图；
[0029]图2是本发明实施例真空作用下软基加固实验装置的箱体结构示意图；
[0030]图3是本发明实施例真空作用下软基加固实验装置的水平排水件示意图。
[0031]图中:1:箱体；11:容纳腔；12:盛水腔；2:真空排水系统；21:竖向排水件；22:水平排水件；23:水气分离瓶；24:连接管；25:真空泵；26:密封膜；3:测试系统；31:数据采集仪；32:第一真空表；33:第二真空表；34:第三真空表；35:第一孔隙水压力计；36:第二孔隙水压力计；37:第三孔隙水压力计；4:实验土体；5:砂层；6:粘土 ；7:变形纤维；8:水。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]如图1所示，本发明实施例提供的真空作用下软基加固实验装置，包括箱体1、真空排水系统2和测试系统3，该箱体I内设有两个隔板13，两个隔板13将箱体I分隔两个盛水腔12和一个用于容纳实验土体4的容纳腔11，两个盛水腔12分别位于容纳腔11的相对两侧，其中，隔板13上设有多个渗水孔(图中未示出)，盛水腔12与容纳腔11通过渗水孔连通，用于将盛水腔12内的水8渗入到容纳腔11内实验土体4中。
[0034]真空排水系统2包括竖向排水件21、水平排水件22、密封膜26、水气分离瓶23和真空泵25